(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体を冷却コアとして使用する車両用空調装置を提供する。【解決手段】少なくとも１つの熱電冷却チップと冷循環装置と放熱装置と電源及び温度制御装置とを含み、熱電冷却チップ端子は、電源及び温度制御装置に電気的に接続され、冷却発生面を形成し、冷却発生面の他端が発熱面を形成する。冷却発生面は冷却循環装置に密接し、発熱面は放熱装置に密接する。冷却循環装置は、表面に循環ボックスと受熱水タンクと受熱伝導板とファンと電気ウォーターポンプを備えた温度伝導補助装置とからなる。巻き戻しチューブは、受熱水タンクに接続され、熱電冷却チップは冷却発生面に密接している受熱伝導板と重ねて接続。ファンは、車内に送られ、循環されて、チューブ巻き循環ボックス循環ポンプに設置された電動ウォーターポンプにより、受熱水タンクの適切なパイプ部分に戻る。放熱装置は、車両のエンジンルームの放熱ファンとフロントエアフィルタとで構成され、電源出力端子は熱電冷却チップに電気的に接続される。【選択図】図５
0003225428.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
半導体を冷却コアとして使用する車両用空調装置であって、少なくとも1つの熱電冷却チップと、冷却循環装置と、放熱装置と、電源及び温度制御装置とを含み、
前記熱電冷却チップの電気接続端は、前記電源及び温度制御装置に電気的に接続されて電力を導入すると、一端が冷却発生面を形成し、同時に前記冷却発生面の他端が発熱面を形成し、前記冷却発生面は前記冷却循環装置に密接し、前記発熱面は前記放熱装置に密接し、
前記冷却循環装置は、冷却伝導フィンが表面全体に覆われているチューブ巻き循環ボックスと、受熱水タンクと、受熱伝導板と、ファンと、水流を加速する電気ウォーターポンプを備えた温度伝導補助装置とからなり、巻き戻しチューブは、前記チューブ巻き循環ボックスの前記受熱水タンクに接続され、前記熱電冷却チップは前記冷却発生面に密接している前記受熱伝導板と重ねて接続し、前記ファンは、前記冷却伝導フィンの周りに配置され、前記ファンによって車内に送られた空気は循環されて、内蔵された冷却伝導フィンの前記チューブ巻き循環ボックスを介して、前記チューブ巻き循環ボックスの循環ポンプに設置された電動ウォーターポンプによって、前記受熱水タンクの適切なパイプ部分に戻り、前記放熱装置は、車両のエンジンルームに配置された放熱ファンと、前記放熱ファンの前方に配置されたエアフィルタースクリーンとを備え、
前記電源及び温度制御装置の電源出力端子は前記熱電冷却チップに電気的に接続され、そして、電源入力端子は車両電源に電気的に接続され、主にパネルに、電源オンスイッチと、温度昇降制御スイッチと、定温制御スイッチの主制御インターフェース装置とが設けられることにより、要望の一定温度またはリフティング温度を設定することにより、前記放熱装置および前記冷却循環装置に対し、車両の内外冷暖房用空調装置の温度を調整することができることを特徴とする、半導体を冷却コアとして使用する車両用空調装置。
【請求項２】
前記受熱伝導板と重ねて接続され、前記受熱水タンクの内側に設けられている冷却棒のシャフトは、前記受熱水タンクに吊り下げられて挿入され、複数の伝導シートとシリアル的に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の半導体を冷却コアとして使用する車両用空調装置。
【請求項３】
前記チューブ巻き循環ボックスの前記冷却伝導フィンの周りに配置された前記ファンはクロスフローファンであることを特徴とする、請求項１に記載の半導体を冷却コアとして使用する車両用空調装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は一種の半導体を冷却コアとして使用する車両用空調装置であって、特に、熱電冷却チップを用いて電気を伝導させて、一方の端部は熱を発生し、他方の端部は低温になる性質を利用して、並びに冷却循環装置と、放熱装置と、電源及び温度制御装置とを組み合わせて、自動車の温度制御に適したより新しい冷熱交換装置構造に関するのである。冷却循環装置は、表面に広がった熱伝導フィンを有するチューブ巻き循環ボックスと、ファンと、電動ウォーターポンプの水の流れを有する温度伝導補助装置とからなり、本考案者が以前にこのような考案を改善して自動車用空気調和機に適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
従来の自動車用空調装置は、図１に示すように、冷房空調の機能を実現するために冷媒とコンプレッサーを冷却循環の主役として用いていたのである。空調用配管は、冷媒液貯留タンクと、膨張弁と、蒸発器と、コンプレッサーと、コンデンサーとからループ状に繋がって形成される。冷媒は、パイプライン内において、高圧中温液体から高圧中温液体ガス状態に膨張し、蒸発して低圧低温気体状態になった後、コンプレッサーに流入し、高圧高温ガス状態を圧縮されてコンデンサーに送り凝縮させて高圧中温液体に戻して冷媒液貯留タンク１に戻される。このような再循環は、冷媒の蒸発プロセスの間、吸収された温度は冷たい空気流を生成し車室内に圧送され、車室内の温度を低下させることができ、並びに冷媒の凝縮過程で、車内の高温は外へ放熱されることができる。また、コンプレッサーの大型化に伴い、車両の搭載される負荷が多くなり、かつコンプレッサー運転中の噪音や消費電力が高く、間接的に車両のエネルギー効率が低下する。どのようにして冷却と熱交換効率で車両の空調効率を向上させることにより、空調構造を軽量化することで、エネルギー効率の高い走行が可能になることは本考案者が追求していた目標である。
【０００３】
本考案者は、半導体を用いて加熱冷却装置を考案し、２００７年８月７日に米国特許第７,２５１,９４３号を取得した。その考案は、理想的かつ効果的な構造を有するようになってきたが、冷熱交換サイクルの効率を改善する余地はまだあった。その後、本考案者はより確実な冷却・加熱サイクル機構と熱交換効率を得るため、更に台湾において、２０１６年７月１９日に出願番号１０５１２２６７２の考案「半導体を冷却コアとする、冷却および加熱循環装置」を出願して特許を取得した。その考案は、図２のフローチャート及び図３実施形態の立体図に示されるように、半導体を冷却コアとする空調装置でもある。主に、少なくとも１つの熱電冷却チップ１００、１０１と、冷却循環装置２００と、放熱装置３００と、電源及び温度制御装置５００からなる。そのうち、熱電冷却チップ１００、１０１の電気接続端子は、電源及び温度制御装置５００に電気的に接続されて電力を導入すると、一端が冷却発生面を形成し、同時に冷却発生面の他端が発熱面を形成する。冷却発生面は前記冷却循環装置２００に密接し、発熱面は前記放熱装置３００に密接する。冷却循環装置２００及び放熱装置３００は、皆、表面全体に伝導フィン２０１、２０２、３０１、３０２が覆われているチューブ巻き循環ボックス２３、３０３と、ファン２０５、３０５と、特別に水流を加速する電動ウォーターポンプ４０２、４０３とを備えた温度伝導補助装置４００、４０１とからなる。チューブ巻き循環ボックス２０３、３０３の内の受熱伝導板２０４、３０４は、熱電冷却チップ１００、１０１が対応する片面に近接している。ファン２０５、３０５は伝導フィン２０１、２０２、３０１、３０２の周りに設けられ、電動ウォーターポンプ４０２，４０３は、チューブ巻き循環ボックス２０３、３０３のポンプ水流を循環させるための適切な位置に配置されている。電源及び温度制御装置５００は、電源出力端子が熱電冷却チップ１００、１０１，１０２に電気的に接続されている。電源入力端は電源に電気的に接続され、主にパネル上には、電源オンスイッチ５０１と、温度昇降制御スイッチ５０２と、定温制御スイッチ５０３と、の主制御インターフェース装置５０４が設けられている。これにより、冷暖房装置は必要な一定の温度または昇降温度を設定することにより、放熱装置及び冷却循環装置が予定されている寒暖温度の交換レートを調整することができ、冷熱サイクル効率を強制的に向上させる効果がある。その構造は建物のスペースを使用し、頻繁に移動する必要のない冷蔵庫やその他の固定設備は問題ではないが、普通の乗用車に対して、その構造は依然としてかさばって重く、十分にスマートではないため、車の特性に合わせて改善しなければならない。特に、車両の走行に応じて、エンジンルーム内に空気が自然に相対的に流動し、車内空間からエンジンルームに熱気を放出して流通させるのに役立つ。車両の負荷を低減して車両のエネルギー効率を向上させるために、放熱装置３００をより簡素化する冷房構造で実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７,２５１,９４３号明細書
【特許文献２】台湾特許第１０５１２２６７２号明細書
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の車両用空調装置にコンプレッサーを使用するには、重くて噪音が大きく、多量の電力を消費する問題がある。しかしながら、本考案の先行考案である、冷却コアとして半導体を用いた冷暖房循環装置は、十分な冷却熱交換効率を有しており、依然として自動車への直接適用には向いておらず、車両に適用する軽量化構造に改善する余地がある。そこで、本考案者は、この解決策をさらに研究して、最後に何らかの努力をして本考案を完成させた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
したがって、本考案は先行考案に基づくものであるが、自動車用途にさらに適している。本考案の半導体を冷却コアとする車両用空調装置において、主に少なくとも1つの熱電冷却チップと、冷却循環装置と、放熱装置と、電源及び温度制御装置とから構成されている。熱電冷却チップ端子は、電源及び温度制御装置に電気的に接続されて電力を導入すると、一端が冷却発生面を形成し、同時に冷却発生面の他端が発熱面を形成する。冷却発生面は冷却循環装置に密接し、発熱面は放熱装置に密接する。冷却循環装置は、冷却伝導フィンが表面全体に覆われているチューブ巻き循環ボックスと、受熱水タンクと、受熱伝導板と、ファンと、水流を加速する電気ウォーターポンプを備えた温度伝導補助装置とからなる。巻き戻しチューブは、チューブ巻き循環ボックスの受熱水タンクに接続され、熱電冷却チップは冷却発生面に密接している受熱伝導板と重ねて接続する。ファンは、冷却伝導フィンの周りに配置される。ファンによって車内に送られた空気を循環して、内蔵された冷却フィンのチューブ巻き循環ボックスを介して、チューブ巻き循環ボックス循環ポンプに設置された電動ウォーターポンプによって、受熱水タンクの適切なパイプ部分に戻る。放熱装置は、車両のエンジンルームの放熱ファンと、放熱ファンのフロントエアフィルタとで構成されている。電源及び温度制御装置の電源出力端子は熱電冷却チップに電気的に接続されている。そして、電源入力端子は車両電源に電気的に接続されている。主にパネルに、電源オンスイッチ、温度昇降制御スイッチ、定温制御スイッチの主制御インターフェース装置が設けられ、要望される一定の温度または昇降温度を設定することにより、放熱装置および冷却循環装置により、車両の内外冷暖房用空調装置の温度を調整することができる。本考案を車両用空調装置に適用し、伝統的なカーエアコンのコンプレッサーのかさばって重いことにより、車載負荷の増加、作動中のノイズ発生、高電力消費などが引き起こす車両走行におけるエネルギー効率の低下を改善することは本考案の主な目的はである。
【０００７】
また、本考案の半導体を冷却コアとして使用する車両用空調装置において、受熱伝導板とみ重ねて接続されている受熱水タンクの内側に冷却棒が設けられ、そのシャフトは、受熱水タンクに吊り下げられて挿入され、複数の伝導シートとシリアル的に接続されている。熱電冷却チップの冷却発生面が低温を発生し、受熱伝導板を介して受熱水タンクに導入されると、冷却棒によって導通冷却面積を増加させることができる。チューブ巻き循環ボックスから受熱水タンク内部に流入した水をより迅速に戻し、降温を行い、車内空間を速やかに涼しくすることができることは本考案のもう一つの目的である。
【０００８】
また、本考案の半導体を冷却コアとして使用する車両用空調装置において、チューブ巻き循環ボックスの冷却伝導フィンの周りに配置されたファンはローラファンであってもよく、車内空間に吹き出される冷却範囲をより広くするためである。
【考案の効果】
【０００９】
本考案の半導体を冷却コアとして使用する車両用空調装置は、従来車両空調のかさばって重く、作業時の音が大きなコンプレッサーに依存する必要はなく、運転のエネルギー効率の間接的改善を受けることができ、同時に作業ノイズを低減する効果がある。また、要望される一定の温度または昇降温度を設定することにより、放熱装置および冷却循環装置により、車両の内外冷暖房用空調装置の温度を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来の車両空調回路図である。
【図２】本考案者が以前に考案した半導体を冷却コアとして用いた冷暖房サイクル装置のフローチャートを示す図である。
【図３】本考案者が以前に考案した半導体を冷却コアとして用いた冷暖房サイクル装置の実施形態の立体斜視図である。
【図４】本考案の半導体を冷却コアとして使用する車両用空調装置の構造を示す図である。
【図５】本考案の半導体を冷却コアとして使用する車両用空調装置の実施形態の構造図である。
【考案を実施するための形態】
【００１１】
図１は従来の車両の空調回路図である。従来の車両空調はコンプレッサーが使用され、その欠点及び本考案者が考案した、半導体を冷却コアとして用いた冷暖房循環装置が、十分に軽量で単純ではないのでここでは説明しない。
【００１２】
図４は、本考案による半導体を冷却コアとして使用する車両用空調装置のフローチャートである。また、図５の実施形態の立体図を参照すると、これらの図に示すように、半導体を冷却コアとして使用する本考案の車両用空調装置は、少なくとも１つの熱電冷却チップ１０、１１と、冷却循環装置２０と、放熱装置３０と、電源及び温度制御装置５０からなる。そのうち、熱電冷却チップ１０、１１の電気接続端子は、電源及び温度制御装置５０に電気的に接続されて電力を導入すると、一端が冷却発生面を形成し、同時に冷却発生面の他端が発熱面を形成する。前記冷却発生面は前記冷却循環装置２０に密接し、発熱面は前記放熱装置３０に密接する。冷却循環装置２０は、表面に冷却伝導フィン２１、２２を覆うチューブ巻き循環ボックス２３と、受熱水タンク２４と、受熱伝導板２５と、ファン２６，２７と、水流を加速する電動ウォーターポンプ４１を備えた温度伝導補助装置４０とからなる。巻き戻しチューブは、チューブ巻き循環ボックス２３の受熱水タンク２４に接続され、熱電冷却チップ１０、１１は冷却発生面に密接している受熱伝導板２５と重ねて接続する。ファン２６，２７は、冷却伝導フィン２１、２２の周りに配置される。ファン２６、２７によって車内に送られた空気は循環されて、内蔵された冷却伝導フィン２１、２２のチューブ巻き循環ボックス２３を介して、チューブ巻き循環ボックス２３の循環ポンプに設置された電動ウォーターポンプ４１によって、受熱水タンク２４の適切なパイプ部分に戻る。放熱装置３０は、車両のエンジンルームの放熱ファン３１と、エアフィルタースクリーン３２とで構成されている。図５に示すように、放熱ファン３１は、熱電冷却チップ１０、１１の発熱面に垂直に隣接して配置することができる。電源及び温度制御装置５０の電源出力端子は熱電冷却チップ１０、１１に電気的に接続されている。そして、電源入力端子は車両電源に電気的に接続されている。主にパネルに、電源オンスイッチ５１、温度昇降制御スイッチ５２、定温制御スイッチ５３の主制御インターフェース装置５４が設けられることにより、要望の一定の温度またはリフティング温度を設定することができ、放熱装置および冷却循環装置に対し、車両の内外冷暖房用空調装置の温度を調整することができる。図４、図５に示すように、ファン２６、２７は、車内空間６０の空気を循環して冷却する。そして、電源及び温度制御装置５０から突出している電源オンスイッチ５１、温度昇降制御スイッチ５２及び定温制御スイッチ５３の各スイッチ面は勿論、車内空間６０に突出する空調温度制御装置の計器領域における温度制御インターフェースとして組み込むこともできるし、直接使用することもできる。考案者のこれまでの考案を改善して車両に適用することができる。
【００１３】
また、半導体を冷却コアとして使用する本考案の車両用空調装置では、受熱伝導板２５と重ねて接続されている受熱水タンク２４の内側に冷却棒が設けられ、そのシャフトは、受熱水タンク２４に吊り下げられて挿入され、複数の伝導シート２８Ａ，２８Ｂとシリアル的に接続されている。熱電冷却チップ１０、１１、の冷却発生面が低温を発生し、受熱伝導板２５を介して受熱水タンク２４に導入されると、冷却棒２９によって導通冷却面積を増加させることができる。チューブ巻き循環ボックス２３から受熱水タンク２４内部に流入した水をより迅速に戻し、降温を行うことができる。また、受熱伝導板２５は、良好な導電性を有するアルミニウム合金とすることができ、冷却発生面の低温伝導性能を確保することができる。チューブ巻き循環ボックス２３の冷却伝導フィン２１、２２の周囲に配置されたファン２６、２７は、ローラファンであってもよい。したがって、この構造全体は従来車両空調のかさばって重く、作業時の音が大きなコンプレッサーに依存する必要はなく、運転のエネルギー効率の間接的改善を受けることができ、同時に作業ノイズを低減する効果がある。
【００１４】
要するに、本考案の半導体を冷却コアとして使用する車両用空調装置は、上述したような車両用に適したものであり、車両用空調装置の負荷を軽減し、間接的に走行効率を向上させることができ、ノイズ減少の効果があり、かつ公に使用されていない。
【００１５】
上述の実施例は僅かに本考案の原理及びその作用効果を説明するものであり、本考案を制限するものではない。これにより、この考案の属する技術の分野における通常の知識を有する者が上述の実施例に対してなし得る修正或いは変化は、すなわち、本考案の精神より逸脱しない。産業上の利用性、新規性及び進歩性を有し、並びに特許の要件を満たすのである。
【符号の説明】
【００１６】
１  冷媒液貯留タンク
２  膨張弁
３  蒸発器
４  コンプレッサー
５  コンデンサー
１０ 熱電冷却チップ
１１ 熱電冷却チップ
２０  冷却循環装置
２１  冷却伝導フィン
２２  冷却伝導フィン
２３  チューブ巻き循環ボックス
２４  受熱水タンク
２５  受熱伝導板
２６  ファン
２７  ファン
２８Ａ  伝導シート
２８Ｂ  伝導シート
２９  冷却棒
３０  放熱装置
３１  放熱ファン
３２  エアフィルタースクリーン
４０  温度伝導補助装置
４１  電動ウォーターポンプ
５０  電源及び温度制御装置
５１  電源オンスイッチ
５２  温度昇降制御スイッチ
５３  定温制御スイッチ
５４  主制御インターフェース装置
６０    車内空間
１００  熱電冷却チップ
１０１  熱電冷却チップ
２００  冷却循環装置
２０１  伝導フィン
２０２  伝導フィン
２０３  チューブ巻き循環ボックス
２０４  受熱伝導板
２０５  ファン
３００  放熱装置
３０１  伝導フィン
３０２  伝導フィン
３０３  チューブ巻き循環ボックス
３０４  受熱伝導板
３０５  ファン
４００  温度伝導補助装置
４０１  温度伝導補助装置
４０２  電動ウォーターポンプ
４０３  電動ウォーターポンプ
５００  電源および温度制御装置
５０１  電源オンスイッチ
５０２  温度昇降制御スイッチ
５０３  定温制御スイッチ
５０４  主制御インターフェース装置
【図１】
0003225428.tif 000003
【図２】
0003225428.tif 000004
【図３】
0003225428.tif 000005
【図４】
0003225428.tif 000006
【図５】
0003225428.tif 000007